高铁技术论文(2)
高铁技术论文
高铁技术论文篇二
京沪高铁CFG桩复合地基施工技术
摘要： CFG桩复合地基施工技术在高铁建设过程中发挥着重要的作用，本文通过分析CFG桩复合地基的含义，研究分析复合地基受力工作机理，同时对垫层的施工方法进行阐述，进而为高铁施工提供参考依据。
Abstract： The technology construction of CFG pile composite foundation plays an important role in the construction process of high-speed railway. Trough analyzing the meaning of CFG pile composite foundation， this paper studies and analyzes the working mechanism of bearing capacity of composite foundation and interprets the construction methods for cushion， thus providing reference for high-speed railway construction.
关键词： CFG桩;复合地基;技术创新
Key words： CFG pile;composite foundation;technological innovation
中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311(2014)15-0147-02
1 CFG桩复合地基定义
客运专线路基地基处理一般采用CFG桩+垫层(碎石+中粗砂)+堆载预压处理，上述地基处理方案统称为CFG桩复合地基处理。路基基底采用CFG桩加固，桩顶设扩大桩帽，桩帽上铺设垫层(碎石+中粗砂)，在垫层内铺设1-2层土工格栅。路基本体填筑完成后在其上按照设计荷载进行堆载预压，堆载时间根据沉降观测资料和工后沉降推算结果，最终确定卸载时间。
2 复合地基受力工作机理
通常情况下将CFG桩、桩间土、垫层三者进行复合，进而在一定程度上构成地基的关键受力部分，这属于地基范畴。对于CFG桩复合地基来说，通常情况下，当路基自身和路基以上的垂直荷载作用到地基上时，进而在一定程度上容易导致桩与桩间土发生变形。在模量方面，由于桩要超过土，所以桩的变形与土相比要小很多，通过将一定厚度的垫层设置在桩顶，使得桩在一定程度上可以向上刺入，在这一过程中桩间土被垫层材料不断补充，在任一荷载作用下，桩与桩间土保持共同承担荷载。所以CFG桩复合地基的一个关键技术就是设置垫层。
2.1 垫层在复合地基的关键作用 垫层主要是由于自身的极限破坏滑动性调节桩顶桩土应力比的发挥情况。复合地基中的垫层为桩顶向上刺入提供条件，并通过褥垫层材料的流动补偿使桩间土与路基本体始终保持接触，使桩土达到共同作用的目的，并使得桩间土的压缩量增大，使桩间土的承载力得以充分发挥。
2.2 垫层材料的选择 根据垫层材料的流动补偿作用，为了更加有效调节桩体及地基土的应力及协调变形，垫层材料选用碎石散体料，选用未风化的级配良好的干净碎石，最大粒径小于50mm，含泥量不超过5%，且不含草根垃圾等杂物。经试验选定用5-16mm、16-31.5mm、0.075～5mm的集料按照一定比例(30%：40%：30%)进行级配，经筛分试验级配良好。
2.3 褥垫层模量对褥垫作用的影响 桩土应力受褥垫层模量的变化的影响比较大，桩土应力比随着垫层模量的增加而增加。这是因为，当垫层的模量较低时，垫层的流动性很好。在这种情况下，流动通过垫层可以进行很好地补偿。在上部荷载的作用下，桩的上刺作用刺入量大，桩土应力比很小，进而在一定程度上使得更多的垫层材料演变成一部分桩间土，桩与桩间土之间的负摩阻力在外部荷载的作用下逐渐增大，对于中性点的位置来说，逐渐向下移动。垫层的流动性随着垫层模量的增加越来越差，进一步降低了变形协调能力，同时降低了流动补偿作用，进而在一定程度上增加了桩顶应力。桩顶刺入量的减少，桩土应力比增大，相应的负摩阻力减少，桩体的有效桩长增加，垫层模量增大，桩体的最大正应力逐渐增大。
根据上述工作机理，垫层模量大小直接影响整体受力，为保证桩与桩间土合理受力，垫层的厚度一定要按照设计厚度进行施工，垫层密实后既要保证垫层具要一定的流动性、保证基础和桩间土始终接触受力，又要有一定的密实度，防止松散材料过大的沉降量。
3 垫层施工方法
3.1 设计概况 一般的碎石垫层构造组成由二种情况，第一种为垫层内设二层土工格栅，结构组成为(15cm碎石+5cm中粗砂+土工格栅+5cm中粗砂+10cm碎石+5cm中粗砂+土工格栅+5cm中粗砂+15cm碎石)，第二种为垫层内设一层土工格栅，结构组成为(15cm碎石+5cm中粗砂+土工格栅+5cm中粗砂+35cm碎石)，结构共计厚度60cm。见图1。
3.2 垫层施工方法
3.2.1 下层碎石(15cm)施工
①碎石的摊铺、整形。对于混合料来说，通常情况下借助推土机进行摊开，然后配合人工对集料窝进行查找，同时按照松铺厚度，利用平地机将混合料摊平，在一定程度上确保了表面的平整性。
混合料通过平地机进行初平处理后，通常情况下需要压路机在初平路段实施碾压，碾压遍数控制在一遍，进而在一定程度上将潜在的不平整位置暴露，对于不平整的位置然后通过平地机对进行细平处理。在刮平的过程中，配合人工消除混合料中不均匀的颗粒，以及混合料中局部过分潮湿或过分干燥的部分。然后再次通过平地机对混合料进行精平处理，纵向在一定程度上确保顺延，同时横向路拱符合设计要求，对混合料进行仔细的精平，必须刮平局部高出部分，同时清出路外。 ②压实。对混合料进行整形后，其断面和坡度达到设计要求后，在混合料中，当含水量达到最佳水平量时，在路基全宽内通过压路机立进行碾压，压路机在碾压过程中，通常情况下由两侧路肩逐渐向路中心静压。
通过静压对混合料进行处理后，接着用重型振动压路机碾压，碾压方式为静压，碾压5遍。压路机纵向重叠碾压通常情况下控制在0.4m。对于已完成的或正在进行碾压的路段，为了确保表层不受破坏，通常情况下严禁压路机 “调头”或者“急刹车”等。
3.2.2 下砂垫层(5cm)施工 通常情况下，中粗砂通过自卸汽车进行运输，通过平地机进行摊铺处理。对于中粗砂的数量在搅拌站进行过称，路基横断面间用料的车数，以及卸车距离等作进一步的计算，在卸车过程中，自卸车通常采取单车多点均匀方式进行卸料，并且在一定程度上将松铺厚度标识在标示桩上，用推土机摊开混合料，按松铺厚度用平地机摊平混合料，确保表面的平整性。混合料摊铺后，用平地机立即进行初步整平和整型处理。在刮平的过程中，局部凸凹低洼处配合人工方式消除，通过补充中粗砂的方式进行找平整形。
3.2.3 土工格栅施工 采用双向土工格栅(抗拉强度不小于100KN/m，延伸率小于10%)。
铺设土工格栅应注意一下几点：
①土工合成材料的下承层表面应平整、压实、并清除表面坚硬突出物。
②土工格栅材料进场后应妥善保管，防止损坏;严禁在阳光下暴晒。
③土工格栅铺设后，严禁重型机械在土工格栅上行走，以免破坏降低其力学性能。
④铺设土工格栅后，及时填上层砂垫层。
⑤横向铺设土工格栅，搭接不小于10cm，两端回折不小于3m，通过中粗砂对垫层回折部分进行处理。
3.2.4 上砂垫层(5cm)施工 对于上砂垫层的施工，施工方法与下砂垫层施工方法相同，但不得用推土机摊平，而是通过用人工配合平地机的方式进行摊平，施工中，在土工格栅上严禁车辆“调头”或“急刹车”，在已铺完的砂层上，运料车要控制速度。
3.2.5 上层碎石(35cm)施工 同下层碎石施工方法。
4 压实检测
各项检测指标合格后方可进入下一道施工工序。
5 参数总结
①碎石垫层采用虚铺厚度控制采用“挂线法”两侧均加宽50cm。标高按路基每个断面控制。
②碎石垫层压实遍数通常情况下控制在5遍，采用静压方式压实。
③对于土工格栅的搭接宽度控制在10cm，同时进行牢固绑扎。
④采用人工摊铺、平整的方法对砂垫层进行施工。
⑤当底层最后一层铺设完成之后，进行孔隙率、EV2、K30土工试验。
参考文献：
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[2]廖琴.CFG桩复合地基桩帽结构施工工艺[J].价值工程，2012(07).
[3]郑云.高速铁路路堤填筑施工控制技术[J].高速铁路技术，2011(02).
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